작성일 : 20-10-21 14:50
고두현·김선경 경희대 교수팀, '자연모사형 필름' 개발 , 나방 눈 모사한 필름···낮에는 태양광, 밤에는 조명?
 글쓴이 : happy
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나방 눈 모사한 필름···낮에는 태양광, 밤에는 조명?

  •  이유진 기자
  •  
  •  승인 2020.10.18 17:58
 

고두현·김선경 경희대 교수팀, '자연모사형 필름' 개발
빛 종류·조사 방향 관계없이 빛 흡수율·효율 모두 높아져

(왼쪽부터) 빛 가둠 필름을 양쪽에 부착한 반투명 태양전지의 구조, 카메라를 통해 촬영한 실제 이미지. [사진=연구재단 제공]
(왼쪽부터) 빛 가둠 필름을 양쪽에 부착한 반투명 태양전지의 구조, 카메라를 통해 촬영한 실제 이미지. 사진=연구재단 제공

 

나비 날개, 새 깃털, 나방 눈 등의 광학적 비대칭성에 힌트를 얻어 낮에는 태양광, 밤에는 실내조명으로 종일 구동이 가능한 태양전지 필름 기술이 개발됐다. 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 고두현 경희대 응용화학과 교수와 김선경 경희대 응용물리학과 교수 공동연구팀자연모사형 필름을 개발했다고 18일 밝혔다. 이는 반투명 태양전지와 부착될 시 태양전지 효율을 45% 이상 향상시킨다. 

얇은 전극으로 투과성이 좋은 반투명 태양전지는 양방향으로 빛이 유입되는 장점이 있지만, 그만큼 빛 손실도 커 빛으로부터 전기를 전환시키는 광전효율 향상의 한계가 있었다. 

연구팀은 무반사 등 독특한 광학적 특성을 갖는 나방의 눈 등을 모사해 반구 표면에 수백 나노미터 크기의 작은 막대를 촘촘히 배열한 계층적 패턴을 지닌 필름을 고안했다. 단순부착만으로도 태양전지의 위에서 유입되는 빛의 반사는 막고 아래로 유출되는 빛의 반사를 도와 태양전지 내에 머물 수 있는 빛의 양을 늘린 것이다. 
 

필름 부착 결과 반투명 태양전지 효율이 각각 실외광에서 13.49%, 실내광에서 46.19% 이상 증가했다. 또 빛의 종류(태양광 또는 실내조명)나 조사 방향에 관계없이 빛 흡수율·효율 모두 높아진 것으로 나타났다. 때문에 낮에는 태양광으로, 밤에는 실내조명으로 종일 구동이 가능한 태양전지에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원사업과 기후변화대응기술개발사업 및 산업통상자원부 에너지기술개발사업 등의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 지난달 26일 게재됐다.